U fotonaponskom parku u kontinentalnoj Grčkoj uzgaja se kombinacija aromatičnog bilja i cvijeća. U Španjolskoj artičoke i brokula dijele polje sa solarnim panelima. U Belgiji su paneli postavljeni iznad šećerne repe i stabala kruške.
POGLEDAJTE VIDEO: uzgoj kikirikija
Ovo su primjeri agrovoltaike, novog održivog rješenja koje sve više uzima maha. Diljem Europe pojavljuju se pilot projekti kojima je svrha pojasniti kako bi upijanje sunčeve svjetlosti na poljoprivrednim gospodarstvima moglo biti dobitna kombinacija za poljoprivredu, posebno male poljoprivrednike koji traže načine za povećanje prinosa uz upotrebu manje energije i vode.
Prema Ujedinjenim narodima, poveznica voda-hrana-energija ključna je za održivi razvoj naših društava. Potražnja za sva ova tri elementa raste potaknuta rastom globalne populacije, brzom urbanizacijom, promjenom načina prehrane i gospodarskim rastom. Podaci Ujedinjenih naroda također otkrivaju da je trenutačno najveći potrošač svjetskih resursa slatke vode upravo poljoprivreda, a više od jedne četvrtine energije koja se upotrebljava na svijetu troši se na proizvodnju i opskrbu hranom.
Svijet će u sljedećih 30 godina biti dom za nevjerojatnih 10 milijardi ljudi. Osim što se radi o jako velikom broju ljudi, to je i izuzetno puno usta za prehraniti. U svakom slučaju previše da bi današnja poljoprivredna gospodarstva to mogla zadovoljiti. Zapravo, da bismo prehranili tu buduću populaciju morat ćemo nekako proizvesti dvostruko više hrane nego što to činimo danas. Poduhvat je to prepun izazova.
Prvo smo suočeni s izazovom gdje uzgajati više usjeva. Od 13 milijardi hektara zemlje na ovom planetu, samo je 38 posto poljoprivredno obradivo. Povećanje tog područja vjerojatno bi značilo pretvaranje šuma, uključujući prašume, u obradive površine, što bi rezultiralo velikim gubitkom biološke raznolikosti. Obzirom da drveće igra ključnu ulogu u borbi protiv klimatskih promjena, takvo bi krčenje šuma također dovelo do povećanja emisija stakleničkih plinova.
Osim krčenja šuma, tu je i izazov zagađenja, a poljoprivreda je odgovorna za najmanje 10 posto svjetskih emisija stakleničkih plinova. One su uglavnom rezultat metana koji proizvodi stoka, sektorske upotrebe gnojiva na bazi dušika (koja uzrokuju dušikov oksid, snažan staklenički plin, 300 puta snažniji od ugljičnog dioksida) te poljoprivrednih strojeva i transporta koji ovise o fosilnim gorivima.
Rješenje bi mogla biti u agrovoltaika
Unatoč cilju EU-a da do 2030. proizvede 30 posto svoje energije iz obnovljivih izvora, gotovo svaka faza proizvodnje hrane trenutačno se oslanja na plin i naftu. U tom slučaju, svako povećanje proizvodnje hrane zasigurno bi značilo povećanje upotrebe fosilnih goriva i, kao rezultat, emisija stakleničkih plinova.
Odgovor bi mogla biti agrovoltaika. S obzirom da je usjevima potrebna sunčeva svjetlost za rast, poljoprivredna se gospodarstva mogu koristiti sunčevom svjetlosti za pogon svojih proizvodnih procesa. Na kraju krajeva, poljoprivredna gospodarstva obično su veliki otvoreni prostori koji su izloženi velikoj količini sunčeve svjetlosti. Pa zašto ne instalirati solarne panele?
- Nažalost, solarni paneli zauzimaju puno prostora - odgovorila je Ilse Lenaerts, koja upravlja znanstvenim, inženjerskim i tehnološkim objektom TRANSfarm koji podržava istraživačke grupe KU Leuven.
- Kako se taj prostor više ne može upotrebljavati za uzgoj usjeva, to bi moglo smanjiti ukupni prinos farme. Agrovoltaika ima za cilj omogućiti nastavak proizvodnje hrane na istoj zemlji koja se koristi za solarne ploče - objasnila je gđa Lenaerts.
Uz potporu projekta HyPErFarm, tim KU Leuven radi na poboljšanju upotrebe agrovoltaike, pretvarajući je iz inovativnog koncepta u održivo tržišno rješenje.
- Želimo dati neosporan poslovni argument zašto bi poljoprivrednici trebali proizvoditi i koristiti obnovljivu energiju na svojim farmama i zašto je agrovoltaika najbolji način za to - rekla je.
Što se tiče proizvodne komponente, projekt je razvio jedinstvenu tehniku za ugradnju solarnih panela na poljoprivrednim zemljištima. Umjesto postavljanja panela na tlo, HyPErFarm ih postavlja iznad usjeva, kao svojevrsne nadstrešnice, ili bočno od usjeva, kao zaštitno vjetrobransko staklo.
- Postavljanjem solarnih panela iznad usjeva ne gubi se poljoprivredno zemljište, što znači da se solarna energija može proizvoditi bez utjecaja na prinose. Paneli usjevima ujedno omogućuju sjenu i zaštitu od nepovoljnih vremenskih uvjeta, a oboje također može doprinijeti povećanju prinosa - istaknula je Lenaerts.
Uz postavljene solarne panele, farmeri mogu proizvesti energiju potrebnu za napajanje većine sustava na njihovim farmama (npr. svjetla, grijanja i hlađenja). To zauzvrat smanjuje troškove i emisije ugljika. HyPErFarm također istražuje načine korištenja ovom solarnom energijom za proizvodnju čistog vodika, koji bi se potom mogao koristiti za napajanje poljoprivrednih strojeva i opreme.
- Agrovoltaični sustavi otvaraju vrata potpunoj elektrifikaciji farmi. Ne samo da će to koristiti poljoprivrednicima, u smislu veličine prinosa i troškova, nego će osigurati i da poljoprivreda odradi svoju ulogu u pomaganju Europi u ispunjenju svojih klimatskih ciljeva - dodaje Lenaerts.
Pustimo sunčevu svjetlost unutra
Iako su solarni paneli izvrsni kada se koriste na otvorenim poljima, oni imaju ograničenu upotrebu za staklenike.
- Budući da su solarni paneli namijenjeni apsorpciji sunčeve svjetlosti, obično su neprozirni ili čak crne boje - kaže dr. Nick Kanopoulos, izvršni direktor tvrtke Brite Solar.
- Prilično nepraktični jer staklenici trebaju maksimizirati količinu sunca koja prodire unutra - objašnjava.
To nije povoljno jer uzgoj u staklenicima daje 10 puta veću količinu hrane od uzgoja na otvorenom polju.
- Problem je u tome što je za proizvodnju ove količine hrane potrebno 10 puta više energije nego što je potrebno na otvorenom polju - dodaje.
Izvršni direktor tvrtke Brite Solar vjeruje da je ključ za smanjenje potrošnje energije staklenika povećanje upotrebe solarne energije. A kako bi se to postiglo, njegova je tvrtka, uz potporu projekta PanePowerSW, izumila solarno staklo: prozirni panel za staklenike koji izgleda kao normalan prozor koji istovremeno propušta sunce i proizvodi solarnu energiju.
Tajna dvostruke funkcije solarnog stakla inovativni je nanostrukturirani premaz.
- Nano premaz apsorbira samo UV svjetlo koje je beskorisno za biljke i solarne ćelije. Premaz zatim pretvara ovu UV svjetlost u ono što zovemo crvenim spektrom svjetlosti, koji biljke koriste za rast, a solarne ćelije za proizvodnju energije - objasnio je Kanopoulos.
Kako bi demonstrirala koliko ovakva primjena mijenja pravila igre, tvrtka Brite Solar izgradila je staklenik od 1000 četvornih metara za vinograd u Grčkoj. Potpuno prekriven solarnim ćelijama s nanostrukturnim premazom, staklenik može proizvesti 50 kW snage, što je dovoljno da zadovolji gotovo sve energetske potrebe staklenika.
- Prvi put u povijesti poljoprivrede izvijestili smo o negativnom otisku ugljičnog dioksida po kilogramu proizvedenih usjeva - rekao je.
No, demo staklenik više je od same proizvodnje energije. On omogućuje i povećanje prinosa. Zapravo, cilj je bio udvostručiti prinos vinograda u odnosu na ono što se može postići vinogradom usporedive veličine na otvorenom.
Ovdje staklenici imaju posebnu prednost u odnosu na poljoprivredna zemljišta: mogu proizvoditi usjeve tijekom cijele godine. Na primjer, staklenički vinograd u Grčkoj daje dvije berbe, jednu ujesen i drugu tijekom zime. Ovo je izvrstan i relativno jednostavan način povećanja prinosa bez potrebe za stvaranjem više obradivog zemljišta, što bi u konačnici moglo značiti manje krčenja šuma.
- Sve ovo ima velik utjecaj na okoliš i ukazuje na novi način uzgoja koji je potpuno električan, koji radi na obnovljivim izvorima i omogućuje održivu proizvodnju hrane koja nam je potrebna da hranimo buduće naraštaje - zaključio je Kanopoulos.
Time projekti poput PanePowerSW i HyPERFarm podržavaju važne politike EU-a kao što je inicijativa Farm2Fork, ubrzavajući prijelaz Europe na održivi prehrambeni sustav.
Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.